鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及原理詳解
來源：寶鄂實業(yè)
2020-02-25 11:24
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鋰離子電池的首要組成：
（1）正極——活性物質(zhì)首要指鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等，導(dǎo)電集流體一般運用厚度在10--20微米的鋁箔；
（2）隔膜——一種特別的塑料膜，可以讓鋰離子經(jīng)過，但卻是電子的絕緣體，現(xiàn)在首要有PE和PP兩種及其組合。還有一類無機固體隔膜，如氧化鋁隔膜涂層就是一種無機固體隔膜，；
（3）負極——活性物質(zhì)首要指石墨、鈦酸鋰、或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳材料，導(dǎo)電集流體一般運用厚度在7-15微米的銅箔；
（4）電解液——一般為有機系統(tǒng)，如溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，另有些聚合物電池運用凝膠狀電解液；
（5）電池外殼——首要分為硬殼（鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼等）和軟包（鋁塑膜）兩種 。
當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。這就需求一個電極在組裝前處于嵌鋰情況，一般選擇相對鋰而言電位大于3V且在空氣中安穩(wěn)的嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。
做為負極的材料則選擇電位盡可能挨近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、組成石墨、碳纖維、中心相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnO2、錫復(fù)合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2 ＋3x＋5y)/2)等。
電解質(zhì)選用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑系統(tǒng)。
隔膜選用聚烯微多孔膜如PE、PP或它們復(fù)合膜，尤其是PP/PE/PP三層隔膜不只熔點較低，并且具有較高的抗穿刺強度，起到了熱穩(wěn)妥效果。
外殼選用鋼或鋁材料，蓋體組件具有防爆斷電的功用。
底子作業(yè)原理
當對電池進行充電時，正極的含鋰化合物有鋰離子脫出，鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。負極的炭材料呈層狀結(jié)構(gòu)，它有許多微孔，抵達負極的鋰離子嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。
當對電池進行放電時（即我們運用電池的進程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出， 又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。
在鋰離子電池的充放電進程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動情況。這就像一把搖椅，搖椅的兩頭為電池的兩極，而鋰離子就在搖椅兩頭來回運動。所以鋰離子電池又叫搖椅式電池。
充放電機理
鋰離子電池的充電進程分為兩個階段：恒流充電階段和恒壓電流遞減充電階段。
鋰離子電池過度充放電會對正負極構(gòu)成永久性損壞。過度放電導(dǎo)致負極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)凹陷，而凹陷會構(gòu)成充電進程中鋰離子無法刺進；過度充電使過多的鋰離子嵌入負極碳結(jié)構(gòu)，而構(gòu)成其間部分鋰離子再也無法釋放出來。
鋰離子電池堅持功用最佳的充放電方法為淺充淺放。一般60%DOD是100%DOD條件下循環(huán)壽數(shù)的2~4倍。
